KR20150062007A - 가스켓을 구비한 레독스 흐름 전지 - Google Patents

Abstract

가스켓의 변형을 억제하여 스택의 기밀성을 높이고, 전해액의 누수를 효과적으로 방지할 수 있는 레독스 흐름 전지를 제공한다. 레독스 흐름 전지는 멤브레인을 사이에 두고 위치하는 제1 및 제2 다공성 전극과, 제1 및 제2 다공성 전극 각각의 가장자리에 위치하며 제1 및 제2 다공성 전극을 고정시키는 제1 및 제2 플로우 프레임과, 제1 다공성 전극의 외측에 밀착되는 양극 전극과, 제2 다공성 전극의 외측에 밀착되는 음극 전극과, 제1 및 제2 플로우 프레임 각각에 밀착 배치되어 전해액 누수를 방지하는 복수의 가스켓을 포함한다. 복수의 가스켓 중 적어도 하나의 가스켓은 일면에 연속 형상의 돌기를 형성한다.

Description

가스켓을 구비한 레독스 흐름 전지 {REDOX FLOW BATTERY WITH GASKET}

본 발명은 레독스 흐름 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해액의 누수를 방지하는 가스켓의 구조에 관한 것이다.

최근 들어 태양광 발전 및 풍력 발전과 같은 신재생 에너지 기술이 발전하면서 대용량 전력 저장장치에 대한 요구가 증가하고 있다. 전력 저장장치는 발전량이 많을 때 전기 에너지를 저장하고, 소비량이 많을 때 전기 에너지를 방출하여 전력 생산의 변동성과 수급 시점의 불일치 문제를 해소할 수 있다.

레독스(산화환원) 흐름 전지는 대용량 전력 저장을 위한 이차 전지로서, 유지 보수 비용이 낮고, 상온에서 작동하며, 용량과 출력을 독립적으로 설계할 수 있다. 레독스 흐름 전지는 복수의 전지 셀이 적층된 스택과, 양극 전해액과 음극 전해액을 저장하는 탱크와, 양극 전해액과 음극 전해액을 스택으로 공급 후 배출시키는 펌프를 포함한다.

충방전 과정에서 스택 내부에는 전해액이 순환하므로 스택은 전해액의 누수를 방지하기 위한 기밀 구조를 가져야 한다. 스택을 구성하는 부품들이 동일 소재인 경우 용착 기술을 적용할 수 있으나, 바나듐 레독스 흐름 전지와 같이 스폰지 타입의 카본 펠트로 제작된 다공성 전극을 포함하는 경우에는 용착이 어려우므로 가스켓을 이용하여 전해액의 누수를 방지하게 된다.

그런데 종래의 가스켓은 스택을 높은 압력으로 압착하는 과정에서 쉽게 변형되므로 오히려 스택의 기밀성을 저하시키며 누수 방지에 효과적이지 못하다. 또한, 가스켓의 변형이 심한 경우 스택 전체의 틀어짐을 유발하기도 한다. 이와 같이 종래의 가스켓은 실제 적용시 스택의 내구성과 성능을 저하시키는 원인이 되고 있다.

본 발명은 가스켓의 변형을 억제하여 스택의 기밀성을 높이고, 전해액의 누수를 방지하며, 스택의 내구성과 충방전 성능을 높일 수 있는 레독스 흐름 전지를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는 멤브레인을 사이에 두고 위치하는 제1 및 제2 다공성 전극과, 제1 및 제2 다공성 전극 각각의 가장자리에 위치하며 제1 및 제2 다공성 전극을 고정시키는 제1 및 제2 플로우 프레임과, 제1 다공성 전극의 외측에 밀착되는 양극 전극과, 제2 다공성 전극의 외측에 밀착되는 음극 전극과, 제1 및 제2 플로우 프레임 각각에 밀착 배치되어 전해액 누수를 방지하는 복수의 가스켓을 포함한다. 복수의 가스켓 중 적어도 하나의 가스켓은 일면에 연속 형상의 돌기를 형성한다.

복수의 가스켓은 제1 및 제2 플로우 프레임과 멤브레인 사이에 위치하는 한 쌍의 면 가스켓을 포함하며, 한 쌍의 면 가스켓 각각은 멤브레인과 마주하는 면에 제1 돌기를 형성하여 제1 돌기에서 멤브레인에 밀착될 수 있다.

한 쌍의 면 가스켓 각각은 제1 또는 제2 다공성 전극 배치를 위한 중앙 개구부를 형성하며, 제1 돌기는 중앙 개구부와 소정의 거리를 두고 중앙 개구부를 한바퀴 둘러싸도록 형성될 수 있다. 한 쌍의 면 가스켓 각각은 전해액 순환을 위한 네 개의 전해액 통과공을 형성하며, 네 개의 전해액 통과공 중 적어도 두 개의 전해액 통과공 주위로 오-링 돌기를 형성할 수 있다.

한 쌍의 면 가스켓 각각은 불소계 고무로 제조될 수 있으며, 체결 압력에 의해 옆으로 늘어나는 부피 팽창을 수용하는 적어도 하나의 팽창 수용부를 형성할 수 있다.

제1 및 제2 플로우 프레임은 전해액 공급 및 배출을 위한 복수의 유로를 형성하고, 한 쌍의 면 가스켓 각각은 복수의 유로와 마주하는 영역에 제1 팽창 수용부를 형성하며, 전해액 통과공 각각의 주위로 제2 팽창 수용부를 형성할 수 있다.

복수의 가스켓은 제1 플로우 프레임과 양극 전극 사이 및 제2 플로우 프레임과 음극 전극 사이에 위치하는 한 쌍의 띠 가스켓을 포함하며, 한 쌍의 띠 가스켓 각각은 양극 또는 음극 전극과 마주하는 면에 제2 돌기를 형성하여 제2 돌기에서 양극 또는 음극 전극에 밀착될 수 있다.

한 쌍의 띠 가스켓 각각은 제1 또는 제2 다공성 전극 배치를 위한 중앙 개구부를 형성하며, 제2 돌기는 중앙 개구부와 소정의 거리를 두고 중앙 개구부를 한바퀴 둘러싸도록 형성될 수 있다.

본 실시예의 레독스 흐름 전지는 개선된 가스켓 구조를 제공함으로써 가스켓의 변형 및 이로 인한 스택 전체의 변형 또는 틀어짐을 예방할 수 있으며, 스택의 기밀성을 높여 전해액의 누수를 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과 스택의 내구성과 충방전 성능을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 스택 중 제1 플로우 프레임의 앞면과 뒷면을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 스택 중 제2 플로우 프레임의 앞면과 뒷면을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 스택 중 면 가스켓의 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 면 가스켓의 단면도이다.
도 6은 제1 돌기를 구비한 실시예의 면 가스켓과 제1 돌기를 구비하지 않은 비교예의 면 가스켓을 나타낸 개략 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시한 스택 중 띠 가스켓의 사시도이다.
도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 띠 가스켓의 단면도이다.
도 9는 도 4에 도시한 면 가스켓 중 A 화살표 부분의 단면도이다.
도 10은 도 1에 도시한 스택을 다른 절개선을 따라 절개한 단면도이다.
도 11은 도 4의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절개한 면 가스켓의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 단면도이다. 본 실시예에 따른 레독스 흐름 전지는 바나듐 이온을 이용하는 바나듐 레독스 흐름 전지일 수 있으나, 여기에 한정되지 않는다.

도 1을 참고하면, 본 실시예의 레독스 흐름 전지(100)는 복수의 전지 셀(10)이 적층된 스택을 포함한다. 각각의 전지 셀(10)은 이온 교환막인 멤브레인(20)과, 멤브레인(20)을 사이에 두고 위치하는 제1 및 제2 다공성 전극(31, 32)과, 제1 및 제2 다공성 전극(31, 32) 각각의 가장자리에 위치하며 제1 및 제2 다공성 전극(31, 32)을 고정시키는 제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)을 포함한다.

또한, 각각의 전지 셀(10)은 제1 다공성 전극(31)의 외측에 밀착되는 양극 전극(35)과, 제2 다공성 전극(32)의 외측에 밀착되는 음극 전극(36)을 포함한다. 이웃한 두 개의 전지 셀(10)에서 양극 전극(35)과 음극 전극(36)은 일체로 제작되며, 이를 바이폴라 플레이트(37)라 한다. 즉 바이폴라 플레이트(37)는 어느 한 전지 셀(10)과 마주하는 면이 양극 전극(35)으로 기능하고, 다른 한 전지 셀(10)과 마주하는 면이 음극 전극(36)으로 기능한다.

멤브레인(20)은 불소계 이온 교환막으로 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 다공성 전극(31, 32)은 반발력이 있는 스폰지 타입의 카본 펠트로 제작될 수 있다. 제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 소재로 형성될 수 있고, 바이폴라 플레이트(37)는 흑연판으로 형성될 수 있다.

제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)은 제1 및 제2 다공성 전극(31, 32)으로 전해액을 공급함과 아울러 충방전에 사용된 전해액을 배출하기 위한 복수의 개구부와 유로를 형성한다. 멤브레인(20)은 제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)과 같은 크기로 형성될 수 있으며, 바이폴라 플레이트(37)는 제1 및 제2 다공성 전극(31, 32)보다 크고, 제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)보다 작은 크기로 형성될 수 있다.

또한, 각각의 전지 셀(10)은 제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)과 멤브레인(20) 사이에 위치하는 한 쌍의 면 가스켓(40)과, 제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)과 바이폴라 플레이트(37) 사이에 위치하는 한 쌍의 띠 가스켓(50)을 포함한다. 면 가스켓(40)과 띠 가스켓(50)은 황산 수용액을 기초로 하는 전해액에 대해 내구성이 뛰어난 불소계 고무로 형성될 수 있다.

스택의 가장 바깥에는 양극 집전판(61)을 구비한 제1 엔드 플레이트(62)와, 음극 집전판(63)을 구비한 제2 엔드 플레이트(64)가 위치한다. 양극 및 음극 집전판(61, 63)은 구리판 또는 구리 메쉬로 형성될 수 있고, 제1 및 제2 엔드 플레이트(62, 64)는 플로우 프레임(33, 34)과 같은 플라스틱 소재로 형성될 수 있다.

전술한 구성의 스택은 프레스 장치(도시하지 않음)에 의해 가압되어 복수의 전지 셀(10)을 강하게 밀착시킨 후 볼트-너트와 같은 기계적 수단에 의해 일체로 고정될 수 있다. 스택은 양극 전해액 및 음극 전해액을 저장한 탱크(도시하지 않음)와 연결되고, 펌프(도시하지 않음)에 의해 양극 전해액 및 음극 전해액을 공급받는다. 양극 및 음극 전해액이 스택 내부를 흐르면서 산화 반응에 의한 충전 또는 환원 반응에 의한 방전이 이루어진다.

도 2는 도 1에 도시한 스택 중 제1 플로우 프레임의 앞면과 뒷면을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시한 스택 중 제2 플로우 프레임의 앞면과 뒷면을 나타낸 사시도이다.

먼저 도 2를 참고하면, 제1 플로우 프레임(33)은 제1 다공성 전극(31) 배치를 위한 중앙 개구부(331)와, 전해액 순환을 위한 네 개의 개구부를 형성한다. 네 개의 개구부는 양극 전해액 주입구(332)와 양극 전해액 배출구(333) 및 두 개의 음극 전해액 통과공(334)으로 구성된다.

제1 플로우 프레임(33)의 앞면에는 양극 전해액 주입구(332)와 중앙 개구부(331)를 연결하는 제1 유로(335)와, 중앙 개구부(331)와 양극 전해액 배출구(333)를 연결하는 제2 유로(336)가 형성된다. 스택으로 공급된 양극 전해액은 각 전지 셀(10)의 양극 전해액 주입구(332)와 제1 유로(335)를 통해 제1 다공성 전극(31)으로 공급되며, 충전 또는 방전 과정에 사용된 양극 전해액은 제2 유로(336)와 양극 전해액 배출구(333)를 통해 스택 외부로 배출된다.

그리고 제1 플로우 프레임(33)의 뒷면에는 중앙 개구부(331)의 가장자리를 따라 띠 가스켓(50)과 바이폴라 플레이트(37)의 가장자리를 안착하기 위한 오목 홈(337)이 형성된다.

도 3을 참고하면, 제2 플로우 프레임(34)은 제2 다공성 전극(32) 배치를 위한 중앙 개구부(341)와, 전해액 순환을 위한 네 개의 개구부를 형성한다. 네 개의 개구부는 음극 전해액 주입구(342)와 음극 전해액 배출구(343) 및 두 개의 양극 전해액 통과공(344)으로 구성된다.

제2 플로우 프레임(34)의 뒷면에는 음극 전해액 주입구(342)와 중앙 개구부(341)를 연결하는 제3 유로(345)와, 중앙 개구부(341)와 음극 전해액 배출구(343)를 연결하는 제4 유로(346)가 형성된다. 스택으로 공급된 음극 전해액은 각 전지 셀(10)의 음극 전해액 주입구(342)와 제3 유로(345)를 통해 제2 다공성 전극(32)으로 공급되며, 충전 또는 방전 과정에 사용된 음극 전해액은 제4 유로(346)와 음극 전해액 배출구(343)를 통해 스택 외부로 배출된다.

그리고 제2 플로우 프레임(34)의 앞면에는 중앙 개구부(341)의 가장자리를 따라 띠 가스켓(50)과 바이폴라 플레이트(37)의 가장자리를 안착하기 위한 오목 홈(347)이 형성된다.

도 2와 도 3에서 제1 내지 제4 유로(335, 336, 345, 346) 각각은 도시하지 않은 덮개판에 의해 밀봉되어 전해액이 누설되지 않도록 한다. 도 2와 도 3에 도시한 제1 내지 제4 유로(335, 336, 345, 346)는 그 형태를 개략화한 것으로서 도시한 유로 형상으로 한정되지 않는다.

도 4는 도 1에 도시한 스택 중 면 가스켓의 사시도이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 면 가스켓의 단면도이다.

도 4와 도 5를 참고하면, 면 가스켓(40)은 각각의 전지 셀(10)에서 제1 플로우 프레임(33)과 멤브레인(20) 사이 및 멤브레인(20)과 제2 플로우 프레임(34) 사이에 위치한다. 면 가스켓(40)은 기본적으로 제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)과 유사한 외형 크기를 가지며, 제1 또는 제2 다공성 전극(31, 32) 배치를 위한 중앙 개구부(41)를 형성한다.

면 가스켓(40)은 전체가 일정한 두께로 형성되지 않고 멤브레인(20)과 마주하는 면에 연속 형상의 제1 돌기(42)를 형성한 구조로 이루어진다. 여기서, 연속 형상은 중간이 끊어지지 않고 고리 모양으로 이어진 형상을 의미한다. 즉 제1 돌기(42)는 중앙 개구부(41)를 한바퀴 둘러싸도록 형성되며, 일정한 폭과 일정한 높이로 형성될 수 있다.

따라서 복수의 전지 셀(10)을 적층한 후 스택을 큰 힘으로 가압 후 체결하는 과정에서 면 가스켓(40)은 제1 돌기(42) 부분에서 멤브레인(20)과 접하여 밀착된다. 이러한 밀착 구조는 가압 과정에서 압력이 한쪽으로 쏠리는 문제가 생기더라도 압력 불균형이 스택 전체의 변형으로 이어지는 것을 막는 작용을 한다.

도 6은 제1 돌기를 구비한 실시예의 면 가스켓과 제1 돌기를 구비하지 않은 비교예의 면 가스켓을 나타낸 개략 단면도이다.

도 6의 (A)를 참고하면, 일면에 제1 돌기(42)를 형성한 본 실시예의 면 가스켓(40)에서는 스택의 체결 압력이 특정 방향으로 쏠리는 불균형이 발생하더라도 제1 돌기(42)에서만 힘을 받아 변형이 이루어지므로, 압력 불균형이 면 가스켓(40) 전체의 변형으로 이어지지 않는다.

그러나 도 6의 (B)를 참고하면, 제1 돌기를 형성하지 않은 비교예의 면 가스켓(401)에서는 스택의 체결 압력이 특정 방향으로 조금만 편향되어도 면 가스켓(401) 전체가 특정 방향으로 변형된다. 스택 내부에는 전지 셀마다 두 개의 면 가스켓이 위치하고, 전지 셀 수가 많아질수록 면 가스켓의 개수도 증가하므로, 면 가스켓의 변형은 곧 스택 전체의 변형과 틀어짐으로 이어진다.

또한, 제1 돌기(42)를 형성한 본 실시예의 면 가스켓(40)은 제1 돌기가 없는 비교예 구조 대비 스택 내부에서 밀착력이 높아진다. 즉 같은 압력 조건에서 제1 돌기(42)에 힘이 집중되므로 면 가스켓(40)의 밀착력이 높아진다. 따라서 본 실시예의 레독스 흐름 전지(100)는 스택의 기밀성을 높일 수 있으며, 전해액의 누수를 효과적으로 방지할 수 있다.

도 7은 도 4에 도시한 스택 중 띠 가스켓의 사시도이고, 도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 띠 가스켓의 단면도이다.

도 7과 도 8을 참고하면, 띠 가스켓(50)은 각각의 전지 셀(10)에서 제1 플로우 프레임(33)과 바이폴라 플레이트(37) 사이 및 제2 플로우 프레임(34)과 바이폴라 플레이트(37) 사이에 위치한다. 띠 가스켓(50)은 기본적으로 바이폴라 플레이트(37)와 유사한 외형 크기를 가지며, 제1 또는 제2 다공성 전극(31, 32) 배치를 위한 중앙 개구부(51)를 형성한다.

띠 가스켓(50)은 바이폴라 플레이트(37)와 마주하는 면에 연속 형상의 제2 돌기(52)를 형성한 구조로 이루어진다. 제2 돌기(52)는 중앙 개구부(51)와 소정의 거리를 두고 중앙 개구부(51)를 한바퀴 둘러싸도록 형성되며, 일정한 폭과 일정한 높이로 형성될 수 있다.

이와 같이 띠 가스켓(50)은 전체 면 대신 제2 돌기(52) 부분에서 바이폴라 플레이트(37)와 접하여 밀착되므로, 스택에 불균일한 체결 압력이 가해지더라도 스택 전체의 변형을 유발하지 않으며, 스택 내부에서 밀착력이 높아져 스택의 기밀성을 높이고, 전해액의 누수를 효과적으로 방지할 수 있다.

도 9는 도 4에 도시한 면 가스켓 중 A 화살표 부분의 단면도이다.

도 4와 도 9를 참고하면, 면 가스켓(40)은 전해액 순환을 위한 네 개의 전해액 통과공(43)을 형성하며, 네 개의 전해액 통과공(43) 중 적어도 두 개의 전해액 통과공(43) 주위로 오-링 돌기(44)를 형성할 수 있다. 오-링 돌기(44)는 두 개의 전해액 통과공(43) 각각을 한바퀴 둘러싸도록 형성된다.

예를 들어, 제1 플로우 프레임(33)과 접하는 면 가스켓(40)은 양극 전해액이 통과하는 두 개의 전해액 통과공(43) 주위로 오-링 돌기(44)를 형성할 수 있고, 제2 플로우 프레임(34)과 접하는 면 가스켓(40)은 음극 전해액이 통과하는 두 개의 전해액 통과공(43) 주위로 오-링 돌기(44)를 형성할 수 있다.

그러나 오-링 돌기(44)의 형성 위치는 도시한 예로 한정되지 않으며, 네 개의 전해액 통과공(43) 주위 모두에 오-링 돌기(44)가 형성될 수도 있다. 전해액 통과공(43) 주위에 형성된 오-링 돌기(44)는 종래의 오-링 가스켓을 대체하는 역할을 한다.

도 10은 도 1에 도시한 스택을 다른 절개선을 따라 절개한 단면도로서, 전해액 순환을 위한 네 개의 개구부 중 두 개의 개구부를 함께 도시하였다.

면 가스켓(40)이 두 개의 전해액 통과공(43) 주위로 오-링 돌기(44)를 형성함에 따라, 오-링 돌기(44)가 종래의 오-링 가스켓을 대체하여 전해액 통과공(43) 주위의 전해액 누설을 방지한다. 오-링 돌기(44)는 각 전지 셀(10)의 내부에서 전해액 통과공(43) 주위의 전해액 누설을 방지하며, 각 전지 셀(10)의 외부에는 통상의 오-링 가스켓(60)이 구비되어 전해액 누설을 방지한다.

오-링 가스켓(60)은 이웃한 두 전지 셀(10)의 제1 플로우 프레임(33)과 제2 플로우 프레임(34) 사이에서 전해액 순환을 위한 네 개의 개구부 각각의 주위에 배치된다. 오-링 가스켓(60) 또한 전해액에 대해 내구성이 있는 불소계 고무로 형성된다. 오-링 가스켓(60) 배치를 위해 제1 및 제2 플로우 프레임(33, 34)의 외측에는 네 개의 개구부 각각의 주위로 오목 홈이 형성될 수 있다.

도 11은 도 4의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절개한 면 가스켓의 단면도이다.

도 4와 도 11을 참고하면, 면 가스켓(40)은 체결 압력에 의한 팽창을 수용하는 팽창 수용부(45, 46)를 형성한다. 면 가스켓(40)은 불소계 고무 소재이므로, 스택의 체결 압력이 가해지면 두께가 작아지면서 옆으로 늘어나는(팽창하는) 변형이 일어난다.

팽창 수용부(45, 46)는 면 가스켓(40)에 형성된 빈 공간으로서, 옆으로 늘어나는 면 가스켓(40) 소재를 신속하게 수용하여 압력에 의한 면 가스켓(40)의 변형을 방지한다. 즉 고무 소재인 면 가스켓(40)은 압력에 의해 눌리면서 두께가 작아지는데 두께가 작아진 만큼의 부피는 어떤 방향으로든 팽창하게 된다.

팽창 수용부(45, 46)가 없는 면 가스켓에서는 가압된 소재가 옆으로 신속하게 이동하기 어려우므로 주름과 같은 불량이 쉽게 발생한다. 그러나 팽창 수용부(45, 46)를 형성한 본 실시예의 면 가스켓(40)에서는 가압된 소재가 신속하게 팽창 수용부(45, 46)로 이동하므로 주름과 같은 불량을 예방할 수 있으며, 이는 스택의 기밀성 확보와 전해액 누수 방지 효과로 이어진다.

팽창 수용부(45, 46)는 면 가스켓(40)의 중앙 개구부(41) 및 전해액 통과공(43)과 일정한 거리를 두고 복수개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 플로우 프레임(33)과 접하는 면 가스켓(40)은 제1 및 제2 유로(335, 336)와 마주하는 영역에 각각의 제1 팽창 수용부(45)를 형성하고, 네 개의 전해액 통과공(43) 각각의 주위로 두 개의 제2 팽창 수용부(46)를 형성할 수 있다.

즉 하나의 면 가스켓(40)에 모두 열 개의 팽창 수용부(45, 46)가 형성될 수 있다. 이때 제1 팽창 수용부(45)는 제2 팽창 수용부(46)보다 큰 면적으로 형성될 수 있다.

제2 플로우 프레임(34)과 접하는 면 가스켓(40) 또한 제3 및 제4 유로(345, 346)와 마주하는 영역에 각각의 제1 팽창 수용부(45)를 형성하고, 네 개의 전해액 통과공(43) 각각의 주위로 두 개의 제2 팽창 수용부(46)를 형성할 수 있다. 복수의 면 가스켓(40)은 모두 같은 형상으로 이루어진다.

도 4에 도시한 제1 및 제2 팽창 수용부(45, 46)는 하나의 예시일 뿐 본 실시예의 면 가스켓(40)은 도시한 구조로 한정되지 않는다.

이와 같이 본 실시예의 레독스 흐름 전지(100)는 면 가스켓(40)과 띠 가스켓(50)에 돌기(42, 52)를 형성함에 따라 스택의 체결 압력 불균일에 의한 가스켓(40, 50)의 변형과 이에 따른 스택 전체의 변형을 효과적으로 예방할 수 있다. 또한, 면 가스켓(40)에 형성된 팽창 수용부(45, 46)로 인해 면 가스켓(40)의 주름과 같은 형상 불량을 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100: 레독스 흐름 전지 10: 전지 셀
20: 멤브레인 31, 32: 제1 및 제2 다공성 전극
33, 34: 제1 및 제2 플로우 프레임 35, 36: 양극 전극, 음극 전극
37: 바이폴라 플레이트 40: 면 가스켓
42: 제1 돌기 50: 띠 가스켓
52: 제2 돌기

Claims (8)

1. 멤브레인을 사이에 두고 위치하는 제1 및 제2 다공성 전극;
   상기 제1 및 제2 다공성 전극 각각의 가장자리에 위치하며 상기 제1 및 제2 다공성 전극을 고정시키는 제1 및 제2 플로우 프레임;
   상기 제1 다공성 전극의 외측에 밀착되는 양극 전극;
   상기 제2 다공성 전극의 외측에 밀착되는 음극 전극;
   상기 제1 및 제2 플로우 프레임 각각에 밀착 배치되어 전해액 누수를 방지하는 복수의 가스켓;을 포함하며,
   상기 복수의 가스켓 중 적어도 하나의 가스켓은 일면에 연속 형상의 돌기를 형성하는 레독스 흐름 전지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 가스켓은 상기 제1 및 제2 플로우 프레임과 상기 멤브레인 사이에 위치하는 한 쌍의 면 가스켓을 포함하며,
   상기 한 쌍의 면 가스켓 각각은 상기 멤브레인과 마주하는 면에 제1 돌기를 형성하여 상기 제1 돌기에서 상기 멤브레인에 밀착되는 레독스 흐름 전지.
3. 제2항에 있어서,
   상기 한 쌍의 면 가스켓 각각은 상기 제1 또는 제2 다공성 전극 배치를 위한 중앙 개구부를 형성하며,
   상기 제1 돌기는 상기 중앙 개구부와 소정의 거리를 두고 상기 중앙 개구부를 한바퀴 둘러싸도록 형성되는 레독스 흐름 전지.
4. 제3항에 있어서,
   상기 한 쌍의 면 가스켓 각각은 전해액 순환을 위한 네 개의 전해액 통과공을 형성하며, 네 개의 전해액 통과공 중 적어도 두 개의 전해액 통과공 주위로 오-링 돌기를 형성하는 레독스 흐름 전지.
5. 제4항에 있어서,
   상기 한 쌍의 면 가스켓 각각은 불소계 고무로 제조되며, 체결 압력에 의해 옆으로 늘어나는 부피 팽창을 수용하는 적어도 하나의 팽창 수용부를 형성하는 레독스 흐름 전지.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 플로우 프레임은 전해액 공급 및 배출을 위한 복수의 유로를 형성하며,
   상기 한 쌍의 면 가스켓 각각은 상기 복수의 유로와 마주하는 영역에 제1 팽창 수용부를 형성하고, 상기 전해액 통과공 각각의 주위로 제2 팽창 수용부를 형성하는 레독스 흐름 전지.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 가스켓은 상기 제1 플로우 프레임과 상기 양극 전극 사이 및 상기 제2 플로우 프레임과 상기 음극 전극 사이에 위치하는 한 쌍의 띠 가스켓을 포함하며,
   상기 한 쌍의 띠 가스켓 각각은 상기 양극 또는 음극 전극과 마주하는 면에 제2 돌기를 형성하여 상기 제2 돌기에서 상기 양극 또는 음극 전극에 밀착되는 레독스 흐름 전지.
8. 제7항에 있어서,
   상기 한 쌍의 띠 가스켓 각각은 상기 제1 또는 제2 다공성 전극 배치를 위한 중앙 개구부를 형성하며,
   상기 제2 돌기는 상기 중앙 개구부와 소정의 거리를 두고 상기 중앙 개구부를 한바퀴 둘러싸도록 형성되는 레독스 흐름 전지.

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